Inspección 3D óptica en acerías: ningún problema para el Ranger3

¿Inspección 3D óptica en la producción con altas temperaturas de instalaciones de colada continua, plantas de laminación en caliente y de laminación de tubos, en las que las superficies incandescentes, el calor, la cascarilla, la suciedad y la humedad están a la orden del día? Para IMS Messsysteme GmbH —líder del mercado en este sector—, esto supone una competencia esencial básica. Con el Ranger3 de SICK, la empresa lleva un año empleando un sensor Visión 3D que mejora notablemente el rendimiento de los propios sistemas de inspección y, al mismo tiempo, permite explotar nuevos campos de aplicación y opciones de negocio.

La cámara de streaming Ranger3 establece el estándar actual en el procesamiento de imágenes 3D industriales en lo que respecta a la tecnología, velocidad, resolución y facilidad de integración. Gracias a su innovadora tecnología ROCC (Rapid-On-Chip-Calculations) desarrollada por SICK, puede procesar hasta 15,4 gigapíxeles por segundo y permite imágenes 3D en marco completo (2.560 x 832 píxeles) con una velocidad de 7 kHz. Así el sensor Visión 3D Ranger3 está en posición de realizar, incluso en procesos rápidos de producción e inspección, mediciones 3D de alta resolución de dimensiones, contornos y propiedades superficiales para detectar las diferencias y los errores más pequeños. La detección del contorno de la línea láser proyectada sobre el objeto es independiente de los colores y contrastes, del brillo del ambiente o —como en el caso de IMS Messsysteme— del aspecto óptico de los perfiles extruidos, losas o tubos incandescentes por el calor.

IMS Messysteme: líder del mercado en la inspección óptica para las industrias del acero, del aluminio y del metal

La empresa IMS Messsysteme GmbH, de Heiligenhaus, Alemania, desarrolla y fabrica sistemas de medición con isótopos, rayos X y ópticos para su uso en las industrias del acero y de los metales no ferrosos. La empresa, fundada en 1980, da empleo en la actualidad a casi de 450 trabajadores de cinco continentes. “Mediante soluciones completas como los sistemas de medición X-3Dvision, hemos conseguido con esfuerzo alcanzar una posición líder tanto tecnológicamente como en el mercado en instalaciones de colada continua, plantas de laminación en caliente y de laminación de tubos” dice el ing. Dipl. Zvezdan Pejovic, director de producto y ventas para sistemas de inspección ópticos 3D en IMS. Los sistemas pueden inspeccionar perfiles y tubos largos en una sola operación y bajo las más duras condiciones para verificar sus dimensiones, contorno y rectitud, así como sus defectos superficiales como grietas, depósitos, inclusiones o depresiones. “Cuanto antes se detecten los errores, más rápido se podrán corregir los procesos de mecanizado, evitándose el material de rechazo” explica Zvezdan Pejovic. “Por esta razón, nuestros sistemas de medición ya se utilizan en la producción en caliente. Los perfiles y los tubos se encuentran aún a casi 1.000 °C de temperatura y, por lo tanto, plantean unas exigencias muy elevadas tanto en lo que respecta a la propia tecnología de medición como al diseño mecánico de los sistemas de medición”.

Los sistemas de medición X-3Dvision de IMS se emplean para la inspección de 360° de productos con las más diferentes propiedades geométricas. “Para poder analizar en su totalidad la superficie de los perfiles o tubos, integramos varias cámaras y luces láser en una instalación de medición de estructura circular a través de la cual se pasa el producto largo para su inspección”, explica Zvezdan Pejovic la estructura básica del sistema. Los componentes de medición se encuentran integrados en la construcción estable del bastidor, quedando protegidos del contacto directo con el entorno duro. Adicionalmente, las cámaras y los emisores láser son refrigerados por aire y agua para garantizar una temperaturas ambiente estables y, con ello, unos resultados de medición precisos y reproducibles. “La precisión es uno de los puntos fuertes de los sistemas de medición de IMS: para la medición del contorno, la empresa indica una resolución típica de 0,05 mm y una reproducibilidad de ± 0,08 mm y en la inspección superficial se miden y detectan con fiabilidad surcos, fisuras y arañazos de 0,3 mm de ancho, 10 mm de largo y 0,3 mm de profundidad (ejemplo de una instalación existente detrás tren de reducción por estirado relacionado con una velocidad de producción de 10 m/s) Tanto la medición dimensional y de contornos como la inspección de superficies se llevan a cabo con una precisión y una reproducibilidad específicas hasta el rango submilimétrico, garantizando con ello productos de la más alta calidad.

Sistema de medición con 22 cámaras Ranger3 para una gama completa de perfiles

En función del tipo y del contorno de un producto largo, los sistemas de medición de IMS pueden emplear entre tres y ocho cámaras para la inspección de 360 . “En una de nuestras instalaciones más modernas, hemos integrado un número notablemente más alto de sensores Visión 3D, es decir 22 Ranger3”, explica Zvezdan Pejovic. “De esta manera pudimos cumplir el deseo del cliente de instalar un único sistema de medición e inspección de alta precisión para su gama completa de perfiles H, L, C y CZ y de tablestacados”. 

Para calcular los datos 3D directamente en la cámara, SICK ha desarrollado la tecnología ROCC. El sensor CMOS del Ranger3 asume la conversión de la línea láser registrada sobre el objeto en su representación exacta de perfil 3D. Esto significa que la cámara, sin necesidad de un procesamiento posterior costoso, pone a disposición coordenadas 3D listas para el sistema de medición X-3Dvision de IMS. Simultáneamente, la interfaz Gigabit-Ethernet garantiza a la cámara streaming una transmisión de grandes cantidades de datos de medición en tiempo real. “En función de la aplicación, las cámaras generan cada segundo hasta 24 000 perfiles, lo que supone un flujo de datos entre todas las cámaras de hasta 4 Gbit por segundo”, confirma Zvezdan Pejovic. “Con las cámaras Ranger3 de SICK hemos podido desarrollar nuestra X-3Dvision hasta crear un sistema Inline para la inspección multiperfil. Este puede alcanzar una precisión muy alta incluso con velocidades exigentes. Al mismo tiempo, es posible notificar con prontitud las desviaciones más pequeñas, de manera que sea posible realizar de inmediato correcciones en los procesos de fundición o de laminación”.

Con Ranger3 en las nuevas aplicaciones

Con ayuda de la cámara de streaming Ranger3, IMS no solamente garantiza la más alta calidad de proceso y de producto, sino que también ofrece a las empresas nuevas oportunidades de mercado. “Las altas tasas de medición y de transmisión de los sensores Visión 3D de SICK abren nuevos campos de aplicación para nuestros sistemas de inspección en todos los lugares donde la producción se realiza con altas velocidades de proceso”, explica Zvezdan Pejovic. “Esto se aplica, por ejemplo, a la producción de rieles y, especialmente, a la producción de materiales en barra o alambrón con velocidades de avance de hasta 100 m/s”. 

Por tanto, IMS considera el Ranger3 un producto idóneo no solamente por su rendimiento, sino también por su potencial como “tecnología capacitadora” para futuras aplicaciones de los sistemas de medición de la empresa.